EP4511266B1 - Verfahren zur prüfung der verletzung einer grenze eines befahrbaren bereichs durch ein fahrzeug und fahrerassistenzsystem - Google Patents

Verfahren zur prüfung der verletzung einer grenze eines befahrbaren bereichs durch ein fahrzeug und fahrerassistenzsystem

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Publication number
EP4511266B1
EP4511266B1 EP23718174.8A EP23718174A EP4511266B1 EP 4511266 B1 EP4511266 B1 EP 4511266B1 EP 23718174 A EP23718174 A EP 23718174A EP 4511266 B1 EP4511266 B1 EP 4511266B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
vehicle
point
boundary line
rotation direction
drivable area
Prior art date
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Active
Application number
EP23718174.8A
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English (en)
French (fr)
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EP4511266A1 (de
Inventor
Qiangqiang ZHU
Moritz SCHRADER
Stefan Hahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Autonomous Mobility Germany GmbH
Original Assignee
Aumovio Autonomous Mobility Germany GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Aumovio Autonomous Mobility Germany GmbH filed Critical Aumovio Autonomous Mobility Germany GmbH
Publication of EP4511266A1 publication Critical patent/EP4511266A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4511266B1 publication Critical patent/EP4511266B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
    • G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
    • G08G1/16—Anti-collision systems
    • G08G1/167—Driving aids for lane monitoring, lane changing, e.g. blind spot detection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/08—Active safety systems predicting or avoiding probable or impending collision or attempting to minimise its consequences

Definitions

  • the invention relates to the field of driver assistance systems for vehicles.
  • the invention relates to a robust method for testing whether a vehicle guided by a driver assistance system violates the limits of the permissible clearance when driving along a trajectory.
  • Driver assistance systems in vehicles are generally known. Furthermore, distance-based methods are known that check whether the vehicle, which is to be moved along a trajectory, maintains the specified distance to the boundaries of the drivable area along the entire path of movement described by the trajectory. This is done taking into account the vehicle geometry, i.e., in particular the area created by projecting the vehicle body contour onto the road surface.
  • intersection point occurs between the vehicle's travel corridor, i.e., the area swept out by the projection of the vehicle body contour onto the roadway when the vehicle moves along its trajectory, and the boundary lines of the drivable area, i.e., whether the travel corridor crosses a boundary of the drivable area.
  • the intersection point with the boundary of the drivable area must be calculated.
  • a problem with the known methods is that they are computationally very expensive, as systems of equations must be solved to determine the distance of the vehicle to the boundaries of the drivable area or the intersection point of a section of the vehicle body contour with a boundary line. Furthermore, it cannot always be guaranteed that the solution of the system of equations will yield real solutions. If no real solutions are found, further verification is necessary.
  • the printed matter CN 1 02 295 004 A Disclosing a lane departure warning method comprising the following steps: providing the status information and environmental information of the current vehicle movement by a vehicle sensor, lane prediction using a driving behavior model of a human driver, prediction of the possible lane range of a vehicle within a certain time span in the future by combining it with the vehicle kinematics and a kinetic model, with a lane departure warning decision, wherein a movement safety of the vehicle is analyzed by taking the relative relationship between the computation time from a possible lane of the vehicle to a detection point area on the lane marking line and a preset threshold time as an index of the lane departure warning.
  • the printed matter KR 10 1 406 316 B1 It teaches a device and a method for lane detection, wherein a warning zone within the lane is described based on a detected lane. If the vehicle leaves this zone, a warning is issued.
  • a device for reversing an articulated vehicle combination comprising at least two vehicle units connected to each other via at least one articulation joint.
  • the device further comprises means for recording and storing a plurality of global positions of a local position of the vehicle combination, at least one sensor attached to the vehicle combination for recording data representing a plurality of environmental properties, and a control unit arranged to record a set of global positions when the vehicle combination moves forward and a set of data representing environmental properties recorded during forward movement.
  • vehicle control input data for controlling the vehicle combination during a reverse movement of the vehicle combination are determined, wherein the control unit is adapted to identify environmental properties, including asphalt and grass, by means of a signal analysis function in the form of an image analysis function, and wherein the control unit is arranged to determine a swept area of the vehicle combination based on at least the set of global positions.
  • the EP 3 323 697 A1 This relates to a method for planning a trajectory for the autonomous parking of a motor vehicle in a parking area with multiple parking spaces, largely eliminating the need for complex sensors, wherein a first detection device of the parking area detects the dimensions of the geometric figure relating to the motor vehicle, a second detection device of the parking area detects the occupancy of the multiple parking spaces, and a drivable area or restricted area of the parking area is determined using a map of the parking area, and based on the detected parking space occupancy, a control unit of the parking area plans the trajectory for moving the geometric figure to an area of the map representing a free parking space.
  • the object of the invention is to provide a method that enables reliable testing of the violation of a boundary of a drivable area with low computational effort.
  • a driver assistance system configured to check for violations of the boundary of a drivable area is the subject of dependent claim 8.
  • a method for testing whether a vehicle has violated the boundary of a drivable area has a driver assistance system that is trained to move the vehicle along a trajectory in an automated or semi-automated manner. Furthermore, the driver assistance system is configured to perform the test procedure with the following steps: First, information about at least one boundary line of the drivable area is received.
  • the drivable area is defined, in particular, by at least one boundary line, preferably a left and a right boundary line, which are spaced apart from each other and define, for example, a driving lane.
  • the information can be provided by an environmental sensing unit of the vehicle, which creates an environmental model of the surroundings.
  • the boundary line can, for example, define a boundary in open space, specifically defining a driving lane along which the vehicle is to travel. Alternatively, the boundary line can characterize an environmental object in the vicinity of the vehicle.
  • the at least one boundary line is defined by a plurality of points, i.e., by a line segment consisting of several straight lines, each extending between two adjacent points.
  • the boundary line can also be formed by a continuous line.
  • the travel corridor is, in particular, the area swept out by the projection of the vehicle's body contour onto the road surface when the vehicle traverses its trajectory.
  • the travel corridor is, in particular, a tube-like area with a width at least equal to the vehicle's width (or wider if a safety buffer is included).
  • a first and a second point are selected on at least one boundary line of the drivable area.
  • a first and second point are preferably selected on each of the two boundary lines.
  • the first point is located behind the second point on the same boundary line in the vehicle's direction of travel.
  • the vehicle's travel corridor can be defined either by continuous lines or by a multitude of vehicle body contours positioned at different locations along the trajectory.
  • the vehicle body contour can, for example, be formed by a polygon, in particular a rectangle, which at least approximately describes the vehicle body contour when viewed from above.
  • the vehicle body contour can be chosen to be larger than the actual vehicle body contour in order to provide a safety margin.
  • the position of at least one third point relative to the line between the first and second points, which lie on the same boundary line is determined, at least temporarily, by determining the direction of rotation for at least the third point. Furthermore, it is checked whether the determined direction of rotation is clockwise or counterclockwise.
  • the orientation is determined by a linear sequence. In other words, the three points, two of which lie on the same boundary line and one of which indicates a point in the vehicle's travel corridor, are connected by a line.
  • the direction of rotation is determined, in particular, when the line is traversed in such a way that the distance between the two points on the boundary line of the drivable area is covered in the direction of travel.
  • a next step based on the verified direction of rotation of at least the third point, it is checked whether the vehicle has violated the boundary of the drivable area.
  • the method has the technical advantage that, due to its rotation-direction-based testing procedure, a technically simple test with low computational effort is possible, as the testing procedure is point-based. This allows for the use of computationally efficient vector calculus methods, thus eliminating the need to solve a computationally intensive system of equations. Furthermore, the testing procedure makes it possible to determine whether the drivable area has been completely left, which improves the reliability of the testing procedure.
  • the direction of rotation is determined by identifying the direction of rotation for the third point when traversing a line segment formed from the first point, via the second point, to the third point. A discrepancy between the determined direction of rotation and an expected direction of rotation indicates, in particular, that a limit has been exceeded.
  • the third point is a vehicle vertex of a polygon, in particular a quadrilateral, specifically a rectangle, which replicates the vehicle body contour.
  • the vehicle body contour is approximated, in particular, by a rectangle with four corners.
  • the at least one or exactly one boundary line of the drivable area is approximated by several spaced-apart points, and pairs of points on the boundary line are selected sequentially as first and second points and used to determine the direction of rotation and to check whether the boundary of the drivable area has been violated. This allows the violation of the drivable area to be checked iteratively based solely on pairs of points on the boundary line, without a system of equations.
  • the drivable area has a left and a right boundary line, spaced apart from each other, which define a driving lane.
  • the vehicle body contour is approximated by a polygon with two left and two right vehicle vertices.
  • the position of at least the two left vehicle vertices relative to the line between the first and second points, which lie on the left boundary line is checked, at least temporarily.
  • a rotation direction is determined for at least the two left vehicle vertices by determining a rotation direction for each left vehicle vertex as it traverses a line formed from the first point via the second point to the respective vehicle vertex.
  • at least two rotation directions are determined.
  • the drivable area has a left and a right boundary line, which are spaced apart from each other and define a driving lane.
  • the vehicle body contour is approximated by a polygon with two left and two right vehicle vertices.
  • the position relative to the line between is determined, at least temporarily.
  • the first and second points, which lie on the right boundary line, are checked.
  • a rotation direction is determined for each of the vehicle's right corner points by determining a rotation direction for each right corner point as the vehicle traverses a line formed from the first point, via the second point, to the respective corner point.
  • at least two rotation directions are determined.
  • it is checked whether the determined rotation directions are counterclockwise. Based on the checked rotation directions, it is verified whether the vehicle violates the right boundary line of the drivable area.
  • the determination of the direction of rotation and the verification of the direction of rotation are carried out for at least two vehicle corner points, particularly preferably for all vehicle corner points that replicate the vehicle body contour.
  • the boundary line of the drivable area refers to a boundary line of a lane or roadway boundary.
  • Figure 1 shows, in a schematic top view, an exemplary model of a vehicle 1 equipped with a driver assistance system for performing automatic or semi-automatic driving maneuvers.
  • the driver assistance system can be specifically designed to recognize areas that the vehicle 1 can traverse automatically or semi-automatically and to control the vehicle 1 in such a way that it does not violate the boundaries of this traversable area.
  • the traversable area could, for example, be a lane with left and right boundary lines. Alternatively, the traversable area could be restricted by one or more surrounding objects with which a collision is to be avoided.
  • Vehicle 1 has several sensors 2 by means of which the surrounding area of vehicle 1 can be detected.
  • the sensors 2 are equipped with a
  • the driver assistance system's processing unit 3 is coupled with the sensor information, which processes the sensor data and provides information on at least one boundary line of the drivable area. This environmental perception enables the driver assistance system to define local areas within which the vehicle 1 can be driven without collision.
  • the driver assistance system is also designed to determine a trajectory along which the vehicle 1 moves during autonomous or semi-autonomous driving. While traversing this trajectory, the vehicle moves within a driving corridor.
  • This corridor is defined by the area swept or temporarily occupied by the vehicle body during movement.
  • the vehicle has a circumferential body contour, which is visible, for example, when viewing the vehicle 1 from above, i.e., from a bird's-eye view. Projecting this body contour vertically downwards onto the roadway defines the area of the roadway occupied by the vehicle 1. This area must be completely clear to allow the vehicle 1 to move without collision.
  • the driving corridor is therefore tube-like and has a width at least equal to the width of the vehicle body contour. The driving corridor can also be wider than the vehicle width to increase the safety of the process.
  • a rotation direction-based test procedure can be applied.
  • Fig. 2 shows two ways in which a triplet of points A, B and C can be arranged.
  • the line between the first and second points B and C forms a section of a boundary line of the drivable area.
  • the third point A could, for example, be a vertex of the vehicle body contour of vehicle 1.
  • Points A, B, and C define a triangle, or more generally, a polygon.
  • FIG. 3 Figure 1 shows an application example of the described method, in which the vehicle 1 is moved along a trajectory T in the direction of travel TD on a lane defined by a left boundary line G1 and a right boundary line G2.
  • the boundary lines G1 and G2 can be represented by discrete points spaced apart from each other.
  • Points B and C are two points of the left boundary line G1 and points B' and C' are two points of the right boundary line G2.
  • the body contour of vehicle 1 is represented by a rectangle.
  • the size of the rectangle is chosen such that all areas of vehicle 1 lie within this body contour, including, for example, the side mirrors of vehicle 1.
  • the travel corridor of vehicle 1 which results from the movement of the vehicle body contour along trajectory T, does not intersect with the boundary lines G1 and G2.
  • the travel corridor of vehicle 1 can be a tube-like area that must lie within the boundary lines G1 and G2 to guarantee that trajectory T is collision-free.
  • the collision-free verification of the trajectory T can be performed iteratively based on discrete vehicle positions of vehicle 1, as described in Fig. 3 as indicated by the multitude of rectangles that represent vehicle 1.
  • this check can be performed using the front left and rear left corners, and the front right and rear right corners, respectively. More specifically, it must be checked whether the front left and rear left corners are in the same position relative to the left boundary line G1, i.e., whether both are to the right of the left boundary line G1. The same applies to the front right and rear right corners with respect to the right boundary line G2. These two corners must also be in the same position relative to the right boundary line G2, i.e., whether both are to the left of the right boundary line G2.
  • a pair of points on the left boundary line G1 of the lane is determined, located near the left vehicle contour line.
  • these are points B and C.
  • the front left corner of vehicle 1 is designated by point A.
  • the line formed by the point sequence B-C-A rotates in a clockwise direction.
  • Analogous testing is performed with respect to the two corner points of the right vehicle contour line relative to the right boundary line G2.
  • the right boundary line G2 is also represented by a multitude of points, with points B' and C' defining a line that forms a segment of the right boundary line G2.
  • the algorithm described above is applied analogously to the corner points of the right vehicle contour line.
  • the direction of rotation is determined, which results from traversing the polygon in the direction described above. In the illustrated embodiment, this direction is counterclockwise.
  • test steps described above are preferably performed iteratively for several vehicle positions along the driving corridor and for different sections (defined by pairs of points B-C or B'-C') of the boundary lines G1 and G2 in order to guarantee the collision-free nature of the trajectory T.
  • Fig. 4 shows an example where the trajectory T is determined such that the driving corridor of vehicle 1 crosses the left boundary line G1 in the area marked with the oval, thereby resulting in a violation of a boundary of the drivable area.
  • the expected directions of rotation for the line segment of the respective vehicle vertices A FL , A RL , A FR , A RR are as follows: Ordered sequence of points in the line Expected direction of rotation ( front left corner of vehicle A FL , B L , C L ) Clockwise (rear left corner of vehicle A RL , B L , C L ) Clockwise (front right corner of vehicle A FR , B R , C R ) Counterclockwise (rear right corner of vehicle A RR , B R , C R ) Counterclockwise
  • the section of boundary line G1 in the area of vehicle 1 is defined by points BL and CL .
  • the front left corner of vehicle 1 is designated as point AFL .
  • the line formed by the sequence of points BL - CL - AFL rotates counterclockwise.
  • Applying the proposed method to the rear left corner of vehicle 1, designated as point ARL with respect to boundary line G1, which is again defined by points BL and CL , the line formed by points BL - CL - ARL rotates clockwise. Since the rotation directions for the front and rear corners are different, the proposed method can detect a violation of boundary line G1.
  • the position of the left and right corner pairs of the vehicle contour line can be useful to check the position of the left and right corner pairs of the vehicle contour line relative to at least one boundary line G1, G2 in each cycle or at longer time intervals. For example, if the left corners of vehicle 1's contour line rotate counterclockwise relative to the line defined by points BL and CL , and this rotation indicates that the left corners of the vehicle body contour lie to the left of the left boundary line G1, it can be concluded that vehicle 1 is already outside the drivable area at this point on trajectory T, thus violating the boundary of the drivable area.

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Description

  • Die Erfindung betrifft das Gebiet der Fahrerassistenzsysteme von Fahrzeugen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein robustes Verfahren zur Prüfung, ob ein von einem Fahrerassistenzsystem geführtes Fahrzeug beim Fahren entlang einer Trajektorie die Grenzen des zulässigen Freiraums verletzt.
  • Fahrerassistenzsysteme bei Fahrzeugen sind grundsätzlich bekannt. Zudem sind abstandsbasierte Verfahren bekannt, die prüfen, ob das Fahrzeug, das auf einer Trajektorie bewegt werden soll, entlang der gesamten von der Trajektorie beschriebenen Bewegungsbahn den vorgegebenen Abstand zu den Grenzen des befahrbaren Bereichs einhält. Dies erfolgt unter Berücksichtigung der Fahrzeuggeometrie, d.h. insbesondere der Fläche, die durch Projektion der Fahrzeugkarosseriekontur auf die Fahrbahn entsteht.
  • Des Weiteren sind Verfahren bekannt, die prüfen, ob zwischen dem Fahrkorridor des Fahrzeugs, d.h. dem Bereich, der bei Bewegung des Fahrzeugs entlang der Trajektorie durch Projektion der Fahrzeugkarosseriekontur auf die Fahrbahn überstrichen wird, und den Grenzlinien des befahrbaren Bereichs ein Schnittpunkt entsteht, d.h. ob der Fahrkorridor eine Grenze des befahrbaren Bereichs kreuzt. Bei bekannten Verfahren muss der Schnittpunkt mit der Grenze des befahrbaren Bereichs berechnet werden.
  • Problematisch bei den bekannten Verfahren ist, dass diese sehr rechenaufwendig sind, da jeweils Gleichungssysteme gelöst werden müssen, um den Abstand des Fahrzeugs zu den Grenzlinien des befahrbaren Bereichs bzw. den Schnittpunkt eines Abschnitts der Fahrzeugkarosseriekontur mit einer Grenzlinie zu bestimmen. Zudem kann nicht immer garantiert werden, dass die Lösung des Gleichungssystems zu reellen Lösungen führt. Wenn keine reellen Lösungen gefunden werden, muss eine weitergehende Überprüfung erfolgen.
  • Die Druckschrift CN 1 02 295 004 A offenbart ein Verfahren zur Spurverlassenswarnung, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen der Zustandsinformation und der Umgebungsinformation der aktuellen Fahrzeugbewegung durch einen Fahrzeugsensor, eine Spurvorhersage mittels eines Fahrverhaltensmodells eines menschlichen Fahrers, Vorhersage des möglichen Fahrspurbereichs eines Fahrzeugs innerhalb einer bestimmten Zeitspanne in der Zukunft durch Kombination mit der Fahrzeugkinematik und einem kinetischen Modell, mit einer Spurverlassenswarnentscheidung, wobei eine Bewegungssicherheit des Fahrzeugs analysiert wird, indem die relative Beziehung zwischen der Berechnungszeit von einer möglichen Fahrspur des Fahrzeugs zu einem Erkennungspunktbereich auf der Fahrspurmarkierungslinie und einer voreingestellten Schwellenwertzeit als ein Index der Spurabweichungswarnung genommen wird.
  • Die Druckschrift US 2012 / 0 212 612 A1 offenbart eine Spurverlassenswarnvorrichtung zur Ausgabe eines Warnsignals bei der Feststellung des Verlassens einer Fahrspur durch ein Fahrzeug, wobei die Spurverlassenswarnvorrichtung bei einer fehlenden Spurmarkierung diese abschätzt.
  • Die Druckschrift KR 10 1 406 316 B1 lehrt eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Erkennung von Fahrspuren, wobei anhand einer erkannten Fahrspur eine Warnzone innerhalb der Fahrspur beschrieben wird. Wenn das Fahrzeug diese Zone verlässt, wird eine Warnung ausgegeben.
  • Das Paper von Risack, R., N. Mohler, and W. Enkelmann "A video-based lane keeping assistant" Proceedings of the IEEE intelligent vehicles symposium 2000 (Cat. No. 00TH8511) lehrt unterschiedliche Methoden, wie ein Verlassen der Spur erfasst werden kann. Eine dieser Methoden ist die Berechnung der "time to line crossing" ausgehend von der aktuellen Trajektorie und Fahrdynamik. Es werden unterschiedliche Fahrdynamikmodelle zur Berechnung verwendet, wobei hierbei die Schnittpunkte der Fahrdynamikkurve mit der Spurmarkierung berechnet werden.
  • Aus EP 3 344 519 A1 ist eine Vorrichtung zum Rückwärtsfahren einer Gelenkfahrzeugkombination bekannt, die mindestens zwei Fahrzeugeinheiten umfasst, die über mindestens ein Knickgelenk miteinander verbunden sind. Ferner umfasst die Vorrichtung Mittel zum Aufzeichnen und Speichern einer Vielzahl von globalen Positionen einer lokalen Position der Fahrzeugkombination, mindestens einen an der Fahrzeugkombination angebrachten Sensor zum Aufzeichnen von Daten, die eine Vielzahl von Eigenschaften der Umgebung darstellen, und eine Steuereinheit, die angeordnet ist, um einen Satz von globalen Positionen, die aufgezeichnet werden, wenn sich die Fahrzeugkombination vorwärts bewegt, und einen Satz von Daten, die Eigenschaften der Umgebung darstellen, die während der Vorwärtsbewegung aufgezeichnet werden. Ferner werden Fahrzeugsteuerungs-Eingangsdaten zur Steuerung der Fahrzeugkombination während einer Rückwärtsbewegung der Fahrzeugkombination bestimmt, wobei die Steuereinheit angepasst ist, um Eigenschaften der Umgebung, einschließlich Asphalt und Gras, durch eine Signalanalysefunktion in Form einer Bildanalysefunktion zu identifizieren, und wobei die Steuereinheit angeordnet ist, um eine überstrichene Fläche der Fahrzeugkombination auf der Grundlage von mindestens dem Satz von globalen Positionen zu bestimmen.
  • Die EP 3 323 697 A1 betrifft ein Verfahren zum Planen einer Trajektorie zum autonomen Parken eines Kraftfahrzeugs in einer Parkplatzumgebung mit mehreren Parkplätzen unter weitgehendem Verzicht auf aufwändige Sensorik zu ermöglichen, wobei eine Abmessungen der des Kraftfahrzeugs betreffenden geometrischen Figur durch eine erste Erfassungseinrichtung der Parkplatzumgebung erfasst wird, eine Parkplatzbelegung der mehreren Parkplätze durch eine zweite Erfassungseinrichtung der Parkplatzumgebung erfasst wird, und ein befahrbarer Bereich oder Sperrbereich der Parkplatzumgebung anhand einer Karte der Parkplatzumgebung ermittelt wird und anhand der erfassten Parkplatzbelegung durch ein Steuergerät der Parkplatzumgebung die Trajektorie zum Bewegen der geometrischen Figur auf einen freien Parkplatz repräsentierenden Bereich der Karte durch das Steuergerät der Parkplatzumgebung geplant wird.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das eine zuverlässige Prüfung der Verletzung einer Grenze eines befahrbaren Bereichs mit geringem Rechenaufwand ermöglicht.
  • Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche. Ein Fahrerassistenzsystem, das dazu ausgebildet ist, die Verletzung einer Grenze eines befahrbaren Bereichs zu prüfen, ist Gegenstand des nebengeordneten Patentanspruchs 8.
  • Gemäß einem ersten Aspekt wird ein Verfahren zur Prüfung der Verletzung einer Grenze eines befahrbaren Bereichs durch ein Fahrzeug offenbart. Das Fahrzeug weist ein Fahrerassistenzsystem auf, das dazu ausgebildet ist, das Fahrzeug entlang einer Trajektorie automatisiert oder teilautomatisiert zu bewegen. Zudem ist das Fahrerassistenzsystem dazu konfiguriert, das Prüfverfahren mit den folgenden Schritten zu vollziehen:
    Zunächst werden Informationen zu mindestens einer Grenzlinie des befahrbaren Bereichs empfangen. Somit wird der befahrbare Bereich insbesondere durch die mindestens eine Grenzlinie, besonders bevorzugt durch eine linke und eine rechte Grenzlinie, welche zueinander beabstandet sind und beispielsweise eine Fahrspur definieren, festgelegt. Die Informationen können von einer Umgebungserfassungseinheit des Fahrzeugs bereitgestellt werden, die ein Umfeldmodell der Umgebung um das Fahrzeug herum erstellt. Die Grenzlinie kann beispielsweise eine Grenze im Freiraum festlegen, die insbesondere eine Fahrspur definiert, auf der das Fahrzeug bewegt werden soll. Alternativ kann die Grenzlinie ein Umgebungsobjekt im Umfeld des Fahrzeugs charakterisieren.
  • Vorzugsweise ist die mindestens eine Grenzlinie durch eine Vielzahl von Punkten, d.h. durch einen Linienzug aus mehreren Geraden definiert, wobei sich die Geraden jeweils zwischen zwei benachbarten Punkten erstrecken. Alternativ kann die Grenzlinie auch durch eine stetige Linie gebildet sein.
  • Zudem werden Informationen zu einem Fahrkorridor des Fahrzeugs empfangen. Der Fahrkorridor ist insbesondere der Bereich, der beim Durchfahren der Trajektorie durch eine Projektion der Fahrzeugkarosseriekontur auf die Fahrbahn überstrichen wird. In anderen Worten ist der Fahrkorridor insbesondere ein schlauchartiger Bereich zumindest mit einer Breite gleich der Fahrzeugbreite (im Falle des Einbeziehens eines Sicherheitspuffers auch breiter).
  • Es wird ein erster und ein zweiter Punkt auf der mindestens einen Grenzlinie des befahrbaren Bereichs selektiert. Bei Empfangen von Informationen zu zwei Grenzlinien, insbesondere zu einer linken und rechten Grenzlinie des befahrbaren Bereichs, werden vorzugsweise auf den zwei Grenzlinien jeweils ein erster und zweiter Punkt selektiert. Der erste Punkt ist dabei in Fahrtrichtung des Fahrzeugs hinter dem zweiten Punkt auf derselben Grenzlinie gelegen. Durch die Punkte wird damit ein Abschnitt der mindestens einen Grenzlinie definiert, bezogen auf den die Prüfung erfolgt, ob eine Verletzung der Grenzlinie beim Durchfahren der Trajektorie vorliegt oder nicht.
  • Zudem wird mindestens oder genau ein dritter Punkt festgelegt, der auf dem Rand des Fahrkorridors des Fahrzeugs liegt. Der Fahrkorridor des Fahrzeugs kann entweder durch stetige Linien definiert sein oder aber durch eine Vielzahl von an unterschiedlichen Positionen entlang der Trajektorie positionierten Fahrzeugkarosseriekonturen. Die Fahrzeugkarosseriekontur kann beispielsweise durch ein Polygon, insbesondere durch ein Rechteck gebildet sein, das die Fahrzeugkarosseriekontur bei Draufsicht auf das Fahrzeug von oben zumindest näherungsweise beschreibt. Die Fahrzeugkarosseriekontur kann größer gewählt sein als die tatsächliche Fahrzeugkarosseriekontur, um einen Sicherheitspuffer zu erhalten.
  • Anschließend wird zumindest zeitweise die Lage des mindestens oder genau einen dritten Punktes relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt, die auf derselben Grenzlinie liegen, ermittelt, und zwar indem zumindest für den dritten Punkt eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird. Weiterhin wird geprüft, ob die bestimmte Rotationsrichtung im oder gegen den Uhrzeigersinn orientiert ist. In anderen Worten werden die drei Punkte, von denen zwei auf derselben Grenzlinie liegen und einer einen Punkt des Fahrkorridors des Fahrzeugs angibt, durch einen Linienzug verbunden. Die Prüfung der Rotationsrichtung ergibt sich insbesondere, wenn ein Durchlauf des Linienzugs derart erfolgt, dass die Strecke zwischen den beiden Punkten auf der Grenzlinie des befahrbaren Bereichs in Fahrtrichtung durchlaufen wird.
  • In einem nächsten Schritt wird basierend auf der geprüften Rotationsrichtung des mindestens dritten Punkts geprüft, ob eine Verletzung der Grenze des befahrbaren Bereichs durch das Fahrzeug vorliegt.
  • Das Verfahren hat den technischen Vorteil, dass durch das auf der Rotationsrichtung basierende Prüfungsverfahren eine technisch einfache Prüfung mit geringem Rechenaufwand möglich wird, da das Prüfungsverfahren punktebasiert ist, so dass recheneffiziente Methoden der Vektorrechnung eingesetzt werden können und damit ein Lösen eines rechenaufwendigen Gleichungssystems nicht nötig ist. Zudem ist es mittels des Prüfungsverfahrens möglich, festzustellen, ob der befahrbare Bereich bereits vollständig verlassen wurde, was die Sicherheit des Prüfverfahrens verbessert.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt, indem für den dritten Punkt beim Durchlaufen eines Linienzuges, der ausgehend vom ersten Punkt über den zweiten Punkt zum dritten Punkt gebildet wird, eine Rotationsrichtung bestimmt wird. Eine Nichtübereinstimmung der bestimmten Rotationsrichtung mit einer erwarteten Rotationsrichtung zeigt insbesondere an, dass eine Grenzüberschreitung vorliegt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der dritte Punkt ein Fahrzeugeckpunkt eines Polygons, insbesondere eines Vierecks, im Speziellen eines Rechtecks, das die Fahrzeugkarosseriekontur des Fahrzeugs nachbildet. Somit wird die Fahrzeugkarosseriekontur insbesondere durch ein Rechteck mit vier Ecken approximiert.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die mindestens oder genau eine Grenzlinie des befahrbaren Bereichs durch mehrere zueinander beabstandete Punkte approximiert und werden Punktepaare der Grenzlinie zeitlich nacheinander als erste und zweite Punkte ausgewählt und für die Ermittlung der Rotationsrichtung und die Prüfung, ob eine Verletzung der Grenze des befahrbaren Bereichs vorliegt, verwendet. Dadurch kann allein basierend auf Punktepaaren der Grenzlinie ohne ein Gleichungssystem iterativ die Prüfung der Verletzung des befahrbaren Bereichs vollzogen werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der befahrbare Bereich eine linke und eine rechte Grenzlinie auf, die zueinander beabstandet sind und eine Fahrspur definieren. Die Fahrzeugkarosseriekontur wird durch ein Polygon mit zwei linken und zwei rechten Fahrzeugeckpunkten approximiert. Für die linken Fahrzeugeckpunkte wird zumindest zeitweise die Lage zumindest der beiden linken Fahrzeugeckpunkte relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt, die auf der linken Grenzlinie liegen, geprüft. Weiterhin ist bevorzugt, dass zumindest für die beiden linken Fahrzeugeckpunkte jeweils eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, und zwar indem für jeden linken Fahrzeugeckpunkt beim Durchlaufen eines Linienzuges, der ausgehend vom ersten Punkt über den zweiten Punkt zum jeweiligen Fahrzeugeckpunkt gebildet wird, eine Rotationsrichtung bestimmt wird. Somit werden insbesondere zumindest zwei Rotationsrichtungen bestimmt. Anschließend wird geprüft, ob die bestimmten Rotationsrichtungen im Uhrzeigersinn orientiert sind. Basierend auf den geprüften Rotationsrichtungen wird geprüft, ob das Fahrzeug die linke Grenzlinie des befahrbaren Bereichs verletzt. Dadurch kann das Verfahren vorteilhaft und mit reduziertem Rechenaufwand auf die Einhaltung der linken Grenzlinie einer vorgegebenen Fahrspur angewandt werden.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der befahrbare Bereich eine linke und eine rechte Grenzlinie auf, die zueinander beabstandet sind und eine Fahrspur definieren. Die Fahrzeugkarosseriekontur wird durch ein Polygon mit zwei linken und zwei rechten Fahrzeugeckpunkten approximiert. Für die rechten Fahrzeugeckpunkte wird zumindest zeitweise die Lage relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt, die auf der rechten Grenzlinie liegen, geprüft. Weiterhin ist bevorzugt, dass für beide rechte Fahrzeugeckpunkte jeweils eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, und zwar indem für jeden rechten Fahrzeugeckpunkt beim Durchlaufen eines Linienzuges, der ausgehend vom ersten Punkt über den zweiten Punkt zum jeweiligen Fahrzeugeckpunkt gebildet wird, eine Rotationsrichtung bestimmt wird. Somit werden insbesondere zumindest zwei Rotationsrichtungen bestimmt. Anschließend wird geprüft, ob die bestimmten Rotationsrichtungen gegen den Uhrzeigersinn orientiert sind. Basierend auf den geprüften Rotationsrichtungen wird geprüft, ob das Fahrzeug die rechte Grenzlinie des befahrbaren Bereichs verletzt. Dadurch kann das Verfahren vorteilhaft und mit reduziertem Rechenaufwand auf die Einhaltung der rechten Grenzlinie einer vorgegebenen Fahrspur angewandt werden.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung werden die Rotationsrichtungsbestimmung und die Rotationsrichtungsprüfung für mindestens zwei Fahrzeugeckpunkte, besonders bevorzugt für alle Fahrzeugeckpunkte, die die Fahrzeugkarosseriekontur nachbilden, durchgeführt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel bezieht sich die Grenzlinie des befahrbaren Bereichs auf eine Grenzlinie einer Fahrspur- oder Fahrbahnbegrenzung.
  • Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Fahrerassistenzsystem, das zur Prüfung der Verletzung einer Grenze eines befahrbaren Bereichs durch ein Fahrzeug ausgebildet ist. Das Fahrerassistenzsystem umfasst mehrere, insbesondere mindestens zwei um ein Fahrzeug herum verteilt angeordnete Sensoren und eine Recheneinheit zur Verarbeitung der von den Sensoren bereitgestellten Informationen. Die Recheneinheit ist dazu konfiguriert, die folgenden Schritte zu vollziehen:
    • Empfangen von Informationen zu mindestens einer Grenzlinie des befahrbaren Bereichs;
    • Empfangen von Informationen zu einem Fahrkorridor des Fahrzeugs, wobei der Fahrkorridor der Bereich ist, der beim Durchfahren der Trajektorie durch eine Projektion der Fahrzeugkarosseriekontur auf die Fahrbahn überstrichen wird;
    • Selektieren eines ersten und eines zweiten Punkts auf der mindestens einen Grenzlinie des befahrbaren Bereichs, wobei der erste Punkt in Fahrtrichtung des Fahrzeugs hinter dem zweiten Punkt liegt;
    • Festlegen mindestens oder genau eines dritten Punktes, der auf dem Fahrzeug liegt;
    • Prüfen der Lage zumindest des dritten Punktes relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt, dass zumindest für den dritten Punkt eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, und dass geprüft, wird, ob die bestimmte Rotationsrichtung im oder gegen den Uhrzeigersinn orientiert ist;
    • Ermitteln basierend auf der geprüften Rotationsrichtung des mindestens dritten Punkts, ob das Fahrzeug die mindestens eine Grenzlinie des befahrbaren Bereichs verletzt.
  • Die Ausdrücke "näherungsweise", "im Wesentlichen" oder "etwa" bedeuten im Sinne der Erfindung Abweichungen vom jeweils exakten Wert um +/- 10%, bevorzugt um +/- 5% und/oder Abweichungen in Form von für die Funktion unbedeutenden Änderungen.
  • Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    beispielhaft eine schematische Draufsichtdarstellung eines Fahrzeugs, das ein Fahrerassistenzsystem mit mehreren Sensoren und einer Recheneinheit aufweist;
    Fig. 2
    beispielhaft unterschiedliche Anordnungen von Punkten A, B, C, die bei vorgegebener Umlaufrichtung der Punkte die sich daraus ergebende Rotationsrichtung verdeutlicht;
    Fig. 3
    beispielhaft die Bewegung eines Fahrzeugs entlang einer Trajektorie durch ein Paar von Grenzlinien, die eine Fahrspur definieren und die beispielhafte Anwendung des Rotationsrichtungsverfahrens zur Prüfung der Verletzung der Grenzlinien der Fahrspur; und
    Fig. 4
    beispielhaft die Bewegung eines Fahrzeugs basierend auf einer Trajektorie entlang einer Fahrspur, wobei eine Verletzung der linken Grenzlinie der Fahrspur auftritt;
    Fig. 5
    ein Ablaufdiagramm, das die Schritte des Verfahrens zur Prüfung der Verletzung einer Grenze eines befahrbaren Bereichs verdeutlicht.
  • Figur 1 zeigt beispielhaft und schematisch in einer Draufsicht ein Fahrzeug 1, das ein Fahrerassistenzsystem zur Durchführung von automatischen oder teilautomatischen Fahrvorgängen aufweist. Das Fahrerassistenzsystem kann insbesondere dazu ausgebildet sein, von dem Fahrzeug 1 automatisiert bzw. teilautomatisiert befahrbare Bereiche zu erkennen und eine Steuerung des Fahrzeugs 1 derart zu vollziehen, dass das Fahrzeug keine Grenzen des befahrbaren Bereichs verletzt. Der befahrbare Bereich kann beispielsweise eine Fahrspur sein, die eine linke und eine rechte Grenzlinie aufweist. Alternativ kann der befahrbare Bereich durch ein oder mehrere Umgebungsobjekte eingeschränkt sein, mit denen eine Kollision vermieden werden soll.
  • Das Fahrzeug 1 weist mehrere Sensoren 2 auf, mittels denen der Umgebungsbereich des Fahrzeugs 1 erfassbar ist. Die Sensoren 2 sind mit einer Recheneinheit 3 des Fahrerassistenzsystems gekoppelt, die die Sensorinformationen verarbeitet und Informationen zu zumindest einer Grenzlinie des befahrbaren Bereichs bereitstellt. Durch diese Umgebungserfassung ist das Fahrerassistenzsystem in der Lage, örtliche Bereiche festzulegen, auf denen das Fahrzeug 1 kollisionsfrei geführt werden kann.
  • Das Fahrerassistenzsystem ist zudem dazu ausgebildet, eine Trajektorie zu bestimmen, auf der das Fahrzeug 1 beim autonom bzw. teilautonom durchgeführten Fahrvorgang bewegt wird. Beim Durchfahren der Trajektorie wird das Fahrzeug auf einem Fahrkorridor bewegt. Der Fahrkorridor ergibt sich aus dem Bereich, der beim Bewegen des Fahrzeugs von der Fahrzeugkarosserie überstrichen bzw. zeitweise belegt wird. Das Fahrzeug weist eine umfangsseitige Fahrzeugkarosseriekontur auf, die sich beispielsweise bei Draufsicht auf das Fahrzeug 1 von oben, d.h. aus der Vogelperspektive ergibt. Die Projektion dieser Fahrzeugkarosseriekontur senkrecht nach unten auf die Fahrbahn definiert den von dem Fahrzeug 1 belegten Bereich der Fahrbahn. Dieser Bereich muss zum Durchfahren zwingend frei sein, um das Fahrzeug 1 kollisionsfrei bewegen zu können. Der Fahrkorridor ist damit schlauchartig und weist eine Breite zumindest gleich der Breite der Fahrzeugkarosseriekontur auf. Der Fahrkorridor kann auch breiter als die Fahrzeugbreite ausgebildet sein, um die Sicherheit des Verfahrens zu erhöhen.
  • Um feststellen zu können, ob das Fahrzeug 1 eine Grenze des befahrbaren Bereichs verletzt, kann ein rotationsrichtungsbasiertes Prüfverfahren angewendet werden.
  • Fig. 2 zeigt zwei Möglichkeiten wie ein Triplet von Punkten A, B und C angeordnet sein kann.
  • Beispielsweise bildet die Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt B und C einen Abschnitt einer Grenzlinie des befahrbaren Bereichs. Der dritte Punkt A kann beispielsweise ein Eckpunkt der Fahrzeugkarosseriekontur des Fahrzeugs 1 sein. Die Punkte A, B und C spannen ein Dreieck auf, im Allgemeinen ein Polygon. Bei dem Durchlaufen des Linienzuges entlang der Punkte in einer vorgegebenen Reihenfolge, beispielsweise vom Punkt B über den Punkt C zum Punkt A kann eine Lageinformation des Punkts A relativ zur Linie zwischen den Punkten B und C ermittelt werden. Ergibt sich beim Durchlaufen des Linienzugs eine Rotationsrichtung im Uhrzeigersinn, kann rückgeschlossen werden, dass der Punkt A rechts von der Linie BC liegt. Im umgekehrten Fall kann rückgeschlossen werden, dass der Punkt A links von der Linie BC liegt, wenn sich beim Durchlaufen des Linienzugs eine Rotationsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn ergibt (rechte Darstellung der Fig. 2).
  • Fig. 3 zeigt ein Anwendungsbeispiel des beschriebenen Verfahrens, bei dem das Fahrzeug 1 auf einer Trajektorie T in Fahrtrichtung TD auf einer Fahrspur bewegt wird, die durch eine linke Grenzlinie G1 und eine rechte Grenzlinie G2 definiert wird. Die Grenzlinien G1, G2 können durch diskrete Punkte nachgebildet werden, die zueinander beabstandet sind. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Punkte B und C zwei Punkte der linken Grenzlinie G1 und die Punkte B' und C' sind zwei Punkte der rechten Grenzlinie G2.
  • Die Fahrzeugkarosseriekontur des Fahrzeugs 1 ist durch ein Rechteck nachgebildet. Die Größe des Rechtecks ist derart gewählt, dass alle Bereiche des Fahrzeugs 1 innerhalb dieser Fahrzeugkarosseriekontur liegen, beispielsweise auch die Seitenspiegel des Fahrzeugs 1.
  • Um sicherzustellen, dass das Fahrzeug 1 kollisionsfrei auf der Trajektorie T bewegt werden kann, muss geprüft werden, dass der Fahrkorridor des Fahrzeugs 1, der sich aus der Bewegung der Fahrzeugkarosseriekontur entlang der Trajektorie T ergibt, keinen Schnittpunkt mit der den Grenzlinien G1, G2 aufweist. Der Fahrkorridor des Fahrzeugs 1 kann insbesondere ein schlauchartiger Bereich sein, der innerhalb der Grenzlinien G1, G2 liegen muss, um die Kollisionsfreiheit der Trajektorie T zu garantieren.
  • Die Prüfung der Kollisionsfreiheit der Trajektorie T kann iterativ basierend auf diskreten Fahrzeugpositionen des Fahrzeugs 1 erfolgen, wie dies in Fig. 3 durch die Vielzahl von Rechtecken angedeutet ist, die das Fahrzeug 1 repräsentieren.
  • An einer definierten Fahrzeugposition ist zu prüfen, ob die linke Fahrzeugkonturlinie sich rechts von der linken Grenzlinie G1 und sich die rechte Fahrzeugkonturlinie links von der rechten Grenzlinie G2 befindet. Diese Prüfung kann im gezeigten Ausführungsbeispiel anhand der vorderen linken und hinteren linken Ecke bzw. der vorderen rechten und der hinteren rechten Ecke erfolgen. Mehr im Detail muss geprüft werden, ob die vordere linke und hintere linke Ecke in Bezug auf die linke Grenzlinie G1 die gleiche Lage haben, d.h. beide rechts von der linken Grenzlinie G1 liegen. Analoges gilt für die vordere rechte und hintere rechte Ecke in Bezug auf die rechte Grenzlinie G2. Auch diese beiden Ecken müssen relativ zur rechten Grenzlinie G2 die gleiche Lage haben, d.h. beide müssen links von der rechten Grenzlinie G2 liegen.
  • Bei dieser Prüfung wird beispielsweise ein Punktepaar der linken Grenzlinie G1 der Fahrspur bestimmt, das in der Nähe der linken Fahrzeugkonturlinie liegt. Dies sind im gezeigten Ausführungsbeispiel die Punkte B und C. Die vordere linke Ecke des Fahrzeugs 1 ist mit dem Punkt A bezeichnet. Für den Linienzug aus der Punktefolge B-C-A ergibt sich eine Rotationsrichtung im Uhrzeigersinn.
  • Die gleiche Prüfung wird nun für die hintere linke Ecke des Fahrzeugs 1 relativ zu den Punkten B und C vollzogen. Wird der Polygonlinienzug von dem Punkt B nach C über die hintere linke Ecke zurück zu B durchlaufen, ergibt sich ebenfalls eine Rotationsrichtung im Uhrzeigersinn. Damit ergibt die Prüfung, dass beide Eckpunkte der linken Fahrzeugkonturlinie auf derselben Seite der linken Grenzlinie G1 liegen, d.h. die linke Fahrzeugkonturlinie nicht die linke Grenzlinie G1 kreuzt, d.h. Kollisionsfreiheit mit der linken Grenzlinie G1 vorliegt. Zudem kann festgestellt werden, dass beide Eckpunkte der linken Fahrzeugkonturlinie rechts von der linken Grenzlinie G1 liegen.
  • Analoge Prüfung erfolgt bezüglich der beiden Eckpunkte der rechten Fahrzeugkonturlinie relativ zur rechten Grenzlinie G2.
  • Wie in Fig. 3 gezeigt, ist auch die rechte Grenzlinie G2 durch eine Vielzahl von Punkten repräsentiert, wobei die Punkte B' und C' eine Linie definieren, die ein Teilstück der rechten Grenzlinie G2 bildet. Um feststellen zu können, ob das Fahrzeug 1 beim Durchfahren des Fahrkorridors diese rechte Grenzlinie G2 nicht durchquert, wird der vorbeschriebene Algorithmus in analoger Weise für die Eckpunkte der rechten Fahrzeugkonturlinie vollzogen. So wird für die vordere rechte Ecke der Fahrzeugkonturlinie A' und des sich daraus ergebenden Linienzug B'-C'-A' die Rotationsrichtung bestimmt, die sich beim Durchlaufen des Polygonlinienzugs mit der vorbeschriebenen Laufrichtung ergibt. Diese ist im gezeigten Ausführungsbeispiel entgegen dem Uhrzeigersinn.
  • Eine ähnliche Prüfung wird nun für die hintere rechte Ecke des Fahrzeugs 1 relativ zu den Punkten B' und C' vollzogen. Wird der Polygonlinienzug von dem Punkt B' nach C' über die hintere rechte Ecke des Fahrzeugs 1 zurück zu B' durchlaufen, ergibt sich ebenfalls eine Rotationsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn. Damit ergibt die Prüfung, dass beide Eckpunkte der rechten Fahrzeugkonturlinie auf derselben Seite der rechten Grenzlinie G2 liegen, d.h. die rechte Fahrzeugkonturlinie nicht die rechte Grenzlinie G2 kreuzt und damit Kollisionsfreiheit mit der rechten Grenzlinie G2 vorliegt. Zudem kann festgestellt werden, dass beide Eckpunkte der rechten Fahrzeugkonturlinie links von der rechten Grenzlinie G2 liegen.
  • Die vorbeschriebenen Prüfschritte werden vorzugsweise iterativ für mehrere Fahrzeugpositionen entlang des Fahrkorridors und für unterschiedliche Abschnitte (definiert durch Paare von Punkten B-C bzw. B'-C') der Grenzlinien G1 und G2 vollzogen, um die Kollisionsfreiheit der Trajektorie T zu garantieren.
  • Fig. 4 zeigt ein Beispiel, bei dem die Trajektorie T derart bestimmt ist, dass der Fahrkorridor des Fahrzeugs 1 in dem mit dem Oval gekennzeichneten Bereich die linke Grenzlinie G1 kreuzt und dadurch eine Verletzung einer Grenze des befahrbaren Bereichs auftritt.
  • Jede Nichtübereinstimmung mit der erwarteten Rotationsrichtung zeigt insbesondere an, dass eine Grenzüberschreitung vorliegt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die erwarteten Rotationsrichtungen für den Linienzug der jeweiligen Fahrzeugeckpunkte AFL, ARL, AFR, ARR wie folgt:
    Geordnete Punktefolge des Linienzugs Erwartete Rotationsrichtung
    (vorderer linker Fahrzeugeckpunkt AFL, BL, CL ) Im Uhrzeigersinn
    (hinterer linker Fahrzeugeckpunkt ARL , BL, CL ) Im Uhrzeigersinn
    (vorderer rechter Fahrzeugeckpunkt AFR, BR, CR ) Entgegen dem Uhrzeigersinn
    (hinterer rechter Fahrzeugeckpunkt ARR, BR, CR ) Entgegen dem Uhrzeigersinn
  • Der Abschnitt der Grenzlinie G1 im Bereich des Fahrzeugs 1 wird durch die Punkte BL und CL definiert. Die vordere linke Ecke des Fahrzeugs 1 ist als Punkt AFL bezeichnet. Für den Linienzug aus der Punktefolge BL- CL- AFL ergibt sich eine Rotationsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn. Bei Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens auf die hintere linke Ecke des Fahrzeugs 1, die als Punkt ARL bezeichnet ist, in Bezug auf die Grenzlinie G1, die wiederum durch die Punkte BL und CL definiert wird, ergibt sich beim Durchlaufen des Linienzuges entlang der Punkte BL- CL- ARL eine Rotationsrichtung im Uhrzeigersinn. Da die Rotationsrichtungen für die vordere und hintere Ecke unterschiedlich sind, kann durch das vorgeschlagene Verfahren eine Verletzung der Grenzlinie G1 erkannt werden.
  • Um zu erkennen, dass das Fahrzeug 1 nicht völlig außerhalb des befahrbaren Bereichs liegt, kann es sinnvoll sein, in jedem Zyklus oder in größeren Zeitintervallen zu überprüfen, wie die Lage der linken bzw. rechten Eckpaare der Fahrzeugkonturlinie relativ zu zumindest einer Grenzlinie G1, G2 liegen. Für den Fall, dass sich beispielsweise für die linken Ecken der Fahrzeugkonturlinie des Fahrzeugs 1 relativ zu der Linie, die durch die Punkte BL und CL festgelegt wird, eine Rotationsrichtung entgegen dem Uhrzeigersinn ergibt und diese Rotationsrichtung indiziert, dass die linken Ecken der Fahrzeugkarosseriekontur links von der linken Grenzlinie G1 liegen, kann daraus gefolgert werden, dass sich das Fahrzeug 1 an diesem Punkt der Trajektorie T bereits außerhalb des befahrbaren Bereichs befindet und damit eine Verletzung der Grenze des befahrbaren Bereichs vorliegt.

Claims (8)

  1. Computerimplementiertes Verfahren zur Prüfung der Verletzung einer Grenze eines befahrbaren Bereichs durch ein Fahrzeug (1), das sich entlang einer Trajektorie (T) bewegt, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
    a) Empfangen von Informationen zu mindestens einer Grenzlinie (G1, G2) des befahrbaren Bereichs (S10);
    b) Empfangen von Informationen zu einem Fahrkorridor des Fahrzeugs (1) (S11);
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst:
    c) Selektieren eines ersten und eines zweiten Punkts (B, C, B', C') auf der mindestens einen Grenzlinie (G1, G2) des befahrbaren Bereichs, wobei der erste Punkt (B, B') in Fahrtrichtung (TD) des Fahrzeugs (1) hinter dem zweiten Punkt (C, C') liegt (S12);
    d) Festlegen mindestens eines dritten Punktes (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR), der auf dem Rand des Fahrkorridors des Fahrzeugs (1) liegt (S13);
    e) Prüfen der Lage des mindestens dritten Punktes (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR) relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt (B, C, B', C', BL, CL), dass zumindest für den dritten Punkt (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR) eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, und dass geprüft, wird, ob die bestimmte Rotationsrichtung im oder gegen den Uhrzeigersinn orientiert ist (S14);
    f) Ermitteln basierend auf der geprüften Rotationsrichtung des mindestens dritten Punkts (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR), ob das Fahrzeug (1) die mindestens eine Grenzlinie (G1, G2) des befahrbaren Bereichs verletzt (S15).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, indem für den dritten Punkt (A, A') beim Durchlaufen eines Linienzuges, der ausgehend vom ersten Punkt (B, B') über den zweiten Punkt (C, C') zum mindestens dritten Punkt (A, A') gebildet wird, eine Rotationsrichtung bestimmt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Grenzlinie (G1, G2) des befahrbaren Bereichs durch mehrere zueinander beabstandete Punkte approximiert wird und dass Punktepaare der Grenzlinie zeitlich nacheinander als erste und zweite Punkte (B, C, B', C') ausgewählt und für die Ermittlung der Rotationsrichtung und die Prüfung, ob eine Verletzung der Grenze des befahrbaren Bereichs vorliegt, verwendet werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens dritte Punkt (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR) ein Fahrzeugeckpunkt eines Polygons ist, das die Fahrzeugkarosseriekontur des Fahrzeugs (1) nachbildet.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der befahrbare Bereich eine linke und eine rechte Grenzlinie (G1, G2) aufweist, die zueinander beabstandet sind und eine Fahrspur definieren, dass die Fahrzeugkarosseriekontur durch ein Polygon mit zwei linken und zwei rechten Fahrzeugeckpunkten approximiert wird und dass zumindest zeitweise die Lage zumindest der beiden linken Ecken relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt, die auf der linken Grenzlinie (G1) liegen, geprüft wird, dass zumindest für die beiden linken Fahrzeugeckpunkte jeweils eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, und zwar indem für jeden linken Fahrzeugeckpunkt beim Durchlaufen eines Linienzuges, der ausgehend vom ersten Punkt über den zweiten Punkt zum jeweiligen Fahrzeugeckpunkt gebildet wird, eine Rotationsrichtung bestimmt wird und dass geprüft, wird, ob die beiden Rotationsrichtungen im Uhrzeigersinn orientiert sind.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der befahrbare Bereich eine linke und eine rechte Grenzlinie (G1, G2) aufweist, die zueinander beabstandet sind und eine Fahrspur definieren, dass die Fahrzeugkarosseriekontur durch ein Polygon mit zwei linken und zwei rechten Fahrzeugeckpunkten approximiert wird und dass zumindest zeitweise die Lage der beiden rechten Fahrzeugeckpunkte relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt, die auf der rechten Grenzlinie (G2) liegen, geprüft wird, dass für beide rechte Fahrzeugeckpunkte jeweils eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, und zwar indem für jeden rechten Fahrzeugeckpunkt beim Durchlaufen eines Linienzuges, der ausgehend vom ersten Punkt über den zweiten Punkt zum jeweiligen Fahrzeugeckpunkt gebildet wird, eine Rotationsrichtung bestimmt wird und dass geprüft, wird, ob die beiden Rotationsrichtungen gegen den Uhrzeigersinn orientiert sind.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsrichtungsbestimmung und die Rotationsrichtungsprüfung für alle Fahrzeugeckpunkte, die die Fahrzeugkarosseriekontur nachbilden, durchgeführt werden.
  8. Fahrerassistenzsystem, das zur Prüfung der Verletzung einer Grenze eines befahrbaren Bereichs durch ein Fahrzeug (1) ausgebildet ist, wobei das Fahrerassistenzsystem mehrere um ein Fahrzeug (1) herum verteilt angeordnete Sensoren (2) und eine Recheneinheit (3) zur Verarbeitung der von den Sensoren (2) bereitgestellten Informationen umfasst, wobei die Recheneinheit (3) dazu konfiguriert ist, die folgenden Schritte zu vollziehen:
    a) Empfangen von Informationen zu mindestens einer Grenzlinie des befahrbaren Bereichs;
    b) Empfangen von Informationen zu einem Fahrkorridor des Fahrzeugs (1), wobei der Fahrkorridor der Bereich ist, der beim Durchfahren der Trajektorie (T) durch eine Projektion der Fahrzeugkarosseriekontur (F) auf die Fahrbahn überstrichen wird (S11);
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Verfahren ferner folgende Schritte umfasst:
    c) Selektieren eines ersten und eines zweiten Punkts (B, C, B', C') auf der mindestens einen Grenzlinie (G1, G2) des befahrbaren Bereichs, wobei der erste Punkt (B, B') in Fahrtrichtung (TD) des Fahrzeugs (1) hinter dem zweiten Punkt (C, C') liegt;
    d) Festlegen eines dritten Punkts (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR), der auf dem Rand des Fahrkorridors des Fahrzeugs (1) liegt;
    e) Prüfen der Lage mindestens des dritten Punktes (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR) relativ zur Linie zwischen dem ersten und zweiten Punkt (B, C, B', C'), dass zumindest für den dritten Punkt (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR) eine Rotationsrichtungsbestimmung durchgeführt wird, und dass geprüft, wird, ob die bestimmte Rotationsrichtung im oder gegen den Uhrzeigersinn orientiert ist;
    f) Ermitteln basierend auf der geprüften Rotationsrichtung des mindestens dritten Punkts (A, A', AFL, AFR, ALR, ARR), ob das Fahrzeug (1) die mindestens eine Grenzlinie (G1, G2) des befahrbaren Bereichs verletzt.
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